《核电厂常规岛与辅助配套设施可靠性数据管理导则2》

ICS

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NB

中华人民共和国能源行业标准

NB/TXXXXX—XXXX

核电厂常规岛与辅助配套设施

可靠性数据管理导则

Guidelineforreliabilitydatamanagementofconventionalislandand

balanceofplantinnuclearpowerplants

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（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

国家能源局发布

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I

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引言

可靠性数据是可靠性研究及可靠性管理的基础。核电厂常规岛与配套设施可靠性数据管理能从多方

面支持核电厂的设备可靠性管理工作，有助于各核电厂规范和统一核电厂常规岛与辅助配套设施可靠性

数据的采集、统计和处理；同时为核电厂在设备管理、维修、分级、老化与寿命管理、优化定期试验频

率、状态监测及备品备件管理等方面的工作提供数据支持。

本文件用于指导国内核电厂常规岛与辅助配套设施可靠性数据的管理工作，目的是支持核电厂的可

靠性管理相关工作。本文件的应用应在遵循我国有关核电厂监管法规和导则的基础上进行。

II

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核电厂常规岛与辅助配套设施可靠性数据管理导则

1.范围

本标准规定了核电厂常规岛与辅助配套设施可靠性数据管理的相关内容。

本标准适用于核电厂常规岛与辅助配套设施可靠性数据管理的实施。

本标准中的维修是指离线维修，试验是指离线试验。

2.规范性引用文件

下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注的日期的版本适用于本标

准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

DL/T861电力可靠性基本名词术语

NB/T20135核电厂可靠性数据交换导则

3.术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

常规岛conventionalisland;CI

核电厂汽轮机发电机组、配套设施及所在厂房的总称。

3.2

辅助配套设施balanceofplant;BOP

核电厂配套设施及所在建（构）筑物的总称。

3.3

可靠性reliability

部件或系统在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。

3.4

可用性availability

在要求的外部资源得到保证的前提下，部件或系统在规定的条件下和规定的时刻或时间区间内处于

可执行规定功能状态的能力。

3.5

1

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运行时间operatingtime

部件或系统完成规定功能的时间。

3.6

可用时间availabilitytime

部件或系统完成规定功能的总时间。

3.7

不可用时间unavailabilitytime

部件或系统不能完成规定功能的总时间。

3.8

故障failure

部件或系统不能完成规定功能的状态。

3.9

故障模式failuremode

故障的表现形式。

3.10

故障机理failuremechanism

引起故障的物理的、化学的和生物的或其他的过程。例如：轴的断裂是材料强度的物理特性不够所

导致。

3.11

运行故障率runningfailurerate

在给定的时间间隔内，某一设备或系统工作到某时刻尚未发生故障，在该时刻后单位时间内的故障

概率。

3.12

需求故障概率failureprobabilityondemand

以累计需求故障次数除以所要求的某种需求动作（如启动、停止、打开、关闭等）的总次数表示的

故障概率。

3.13

平均失效前时间（MTTF）meantimetofailure

不可修复的部件或系统失效前运行时间的算术平均值。

3.14

2

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平均故障间隔时间（MTBF）meantimebetweenfailure

可修复的部件或系统故障间隔时间的算术平均值。

3.15

平均修复时间（MTTR）meantimetorepair

对实际物项完成修复活动所需要的时间的算术平均值。

3.16

维修maintenance

为保持或恢复部件或系统处于能执行规定功能的状态所进行的包括监督活动在内的一切技术和管

理活动。

3.17

设备类equipmentgroup

具有相似的工艺性能、相似的功能和相似的运行条件的一组设备。例如，电动隔离阀表示许多由不

同的制造商制造、安装在各种系统上，但却具有相似的工艺性能、功能和运行条件的阀门。

4.可靠性数据类型及其来源

4.1可靠性数据类型

可靠性数据类型应符合下列要求：

a)基础数据：应包括设备类的综合描述、主要功能、运行类型、运行条件、设备边界及边界描述、

设备的故障模式、设备故障的判断标准及设备类所含的设备样本等；

b)原始数据：应包括制造、安装、调试等质量数据；

c)运行数据：应包括机组、系统和设备的运行状态变化，对设备和系统的需求，隔离情况等；

d)维修数据：应包括设备故障原因、预防性和纠正性维修、部件更换、修复前设备状态和修复后的

再鉴定记录等相关数据；

e)故障数据：应包括故障或降级的判定，亊件描述及分类，事件分析（故障模式）等；

f)定期试验数据：应包括定期试验次数、持续时间、试验启停次数及试验记录等；

g)改造数据：应收集设备改造数据，收集设备的基本数据（如结构特性等）变化，应根据设备改造

数据更新可靠性数据。

4.2可靠性数据来源

核电厂设备可靠性数据来源至少应包括下列数据来源：

a)系统设计手册及设备运行维护手册；

b)制造完工报告；

c)安装完工报告；

d)调试报告；

e)机组发电计划执行记录；

f)操作员日志；

3

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g)值长日志；

h)设备运行记录；

i)定期试验报告；

j)大修计划执行记录；

k)电厂生产信息系统；

l)维修记录、维修报告；

m)设备改造文件；

n)事件单、事件报告；

o)经验反馈报告；

p)国内外同类或相似设备的通用数据。

5.可靠性数据采集与处理

5.1可靠性数据采集原则

可靠性数据采集应参照下列原则：

a)设备类：电厂生产关键或其他特定的设备类；

b)样本：每一设备类所含的样本设备应符合设备类的定义并且由足够多的、足以采集到有代表性的

可靠性数据的设备组合构成，除特指某系统外，样本设备应尽可能来自多个系统，而且其所需的

数据是可采集到的；

c)时间范围：应包含从设备投运到采集这一时间段；

d)采集的数据中应不包含人因失误所造成的设备故障；

e)采集的数据中应不包括设备边界以外的支持系统故障所造成的设备故障。

5.2可靠性数据采集人员资质

电厂宜有专门的组织机构负责可靠性数据的采集。

负责可靠性数据采集的人员应满足下列要求：

a)应熟悉核电厂的系统和设备及运行方式，并了解可靠性的基本概念；

b)应能够对设备故障数据进行识别和判断；

c)应具备从不同数据源获取数据的技能。

5.3可靠性数据采集基本步骤

可靠性数据采集的基本步骤如下：

a)确定设备类及边界定义；

b)确定设备类的样本设备；

c)确定设备类的运行状态、需求状态；

d)确定设备类的故障定义准则；

e)确定设备类的故障模式；

f)确定数据源；

g)采集和统计运行时间、运行故障次数、需求次数、需求故障次数、规定可用时间、不可用时间、

故障维修时间、故障维修次数、故障模式等：

h)得出采集和统计数据的累计值（对同一设备类累计)，将已采集到的故障数据按照故障模式进行

分类。

4

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可靠性数据管理示例参见附录A。

5.4可靠性数据采集要求

可靠性数据的采集应符合下列要求：

a)原始数据的采集应主要为设备原始数据，包括制造、安装、调试等相关数据；

b)运行数据的采集应为设备运行数据，包括设备每次投运和退出的时间，设备每次投运后持续运行

时间；

c)需求数据的采集应包括设备状态变换的时间、状态变换模式、各状态变换次数；

d)维修数据的采集应包括设备维修类别、维修开始和结束时间、维修时长，以及离线维修所造成的

设备不可用开始和结束时间；

e)试验数据的采集应包括试验周期、试验过程中设备的需求和运行情况，以及试验中所造成的设

备不可用情况；

f)改造数据的采集应是设备在采集时间段内进行过改造，应将设备的改造情况采集下来；

g)故障数据的采集应为设备类或设备的故障，判断标准需与电厂运行、检修人员协商确定；

h)故障数据的统计形式以及故障模式分类应参考NB/T20135的规定。

5.5可靠性数据处理原则

可靠性数据的处理原则如下：

a)对于大多数与其他核电厂、火电厂相同的设备类，以已有同类型电厂的设备的数据为先验数据，

以现场采集的数据作为样本数据，进行贝叶斯估计，得到的可靠性参数供核电厂常规岛与辅助配

套设施可靠性管理使用；

b)对于少量跟电厂环境相关或者与其他电厂设计不同的设备，其可靠性数据可直接从该厂采集，并

应符合下列要求：

1)对于采集到的故障次数较多的设备类，其可靠性参数使用经典估计值；

2)对于采集到的故障次数较少的设备类，其可靠性参数使用无信息先验分布贝叶斯估计值。

5.6可靠性参数估计方法

可靠性参数估计方法参见附录B。

6.可靠性数据管理和应用

6.1可靠性数据库建立

6.1.1核电厂宜以数据库的形式开展常规岛与辅助配套设施可靠性数据管理工作，核电厂宜构建常规

岛与辅助配套设施可靠性数据库，至少应包含可靠性数据采集和分析平台。

6.1.2在核电厂设备可靠性数据库中，核电厂常规岛与辅助配套设施可靠性数据应包括设备基本参数，

设备运行、维修和试验数据，设备故障数据，以及数据的分析和总结等部分，具体描述如下：

a)设备基本参数应包括下列内容：

1)设备类别：设备所属的设备类；

2)出厂记录：设备型号、编码、厂商名称、同类设备总数、图纸编号、出厂日期、安全级别等；

3)性能参数：设备属性、边界、规格、额定参数、性能、结构、功能应用、材料、介质等；

4)安装调试记录。

b)设备运行、维修和试验数据应包括下列内容：

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1)运行记录：运行模式、运行指标、开始使用时间、运行时间、退出使用时间、状态变换次数等；

2)维修记录：维修类別、故障维修时间、维修不可用时间、检修规程、维修人员、维修环境、维

修费用，备件情况等；

3)试验记录：试验时间、试验不可用时间、试验规程、报告记录、试验人员、试验环境条件等；

4)异常运行事件记录。

c)设备故障数据应包括下列内容：

1)故障描述：事件描述、发现故障的时间、故障修复后重新投运的时间、维修时间、检测方法等；

2)故障分析：故障模式、故障机理、故障后果分析（包括对系统运行、机组运行等的影响)、维

修措施、经验反馈等。

d)数据分析和总结应包括下列内容：

1)参数计算：设备类的运行故障率、需求故障率、平均故障间隔时间、平均故障修复时间、试验

不可用度、维修不可用度以及针对特定需求分析的其他参数等；

2)存档信息：收集数据的时间、地点、电厂、机组号、系统、报告书的类别、收集人员姓名等。

6.2可靠性数据库维护

设备可靠性数据库应由熟悉可靠性数据采集与处理的人员录入数据，并定期进行维护和更新。

6.3设备可靠性数据应用

核电厂设备可靠性数据是核电厂涉及定量分析与评价等各项技术决策的重要数据支撑，可用于电厂

概率安全评价、在线风险评价、老化与寿期管理以及以可靠性为中心的维修等技术领域。

具体应用案例参见附录C。

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附录A

（资料性附录）

示例主变压器类的可靠性数据管理

A.1主变压器类样本清单

主变压器类样本有1GEV001TP和2GEV001TP。

A.2故障模式

主变压器类的故障模式见表A.1。

表A.1主变压器类故障模式

设备名称故障模式

1GEV001TP运行失效

2GEV001TP运行失效

A.3需要计算的可靠性参数

主变压器类可靠性数据管理需计算的可靠性参数见表A.2。

表A.2需计算的可靠性参数

可靠性参数参数名称

λ运行故障率

A.4需采集的可靠性数据

主变压器类可靠性数据管理需要采集的可靠性数据见表A.3。

表A.3需采集的可靠性数据

可靠性参数参数名称

T累计运行时间

N累计运行故障次数

A.5可靠性数据来源

可靠性数据来源见表A.4。

表A.4可靠性数据来源

数据来源名称基本用途

提供失效数据

机组运行记录

提供运行及停运时间

A.6可靠性数据采集结果

主变压器类的可靠性数据采集结果见表A.5。

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表A.5主变压器类的可靠性数据统计结果

设备名称运行故障次数累计运行时间h

1GEV001TP145538.66

2GEV001TP244176.36

合计389715.02

A.7可靠性参数

主变压器类的可靠性参数见表A.6。

表A.6主变压器类的可靠性参数

可靠性参数名称数据

样本设备1GEV001TP、2GEV002TP

数据收集起止时间1997/1/1~2002/12/31

累计运行时间89715.02h

累计运行故障次数3次

A.8可靠性参数先验数据

可靠性参数先验数据见表A.7。

表A.7可靠性参数先验数据

可靠性参数名称可靠性参数值误差因子

运行故障率1.23×10-6h3

注：选择设备通用数据作为先验数据来源。

A.9可靠性参数贝叶斯估计值

进行贝叶斯估计时，特有数据采用表A.6的值，先验数据采用表A.7的值，得到贝叶斯估计后的主变

压类的运行故障率（见表A.8）。

表A.8贝叶斯估计值（运行故障率）

后验均值3.0×10-6h

后验分部类型伽马分布

后验参数α4.9

后验参数β1.7×106

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附录B

（资料性附录）

可靠性参数估计方法

B.1可靠性参数

可靠性参数包括但不限于：运行故障率、需求故障概率、平均故障间隔时间、平均故障修复时间、

试验不可用度、维修不可用度。

B.2平均故障间隔时间

可修复设备或系统在使用过程中发生了次故障，每次故障修复后又重新投入使用，测得其每次

工作持续时间为。其平均故障间隔时间的计算如下：

......................................................................(B.1)

式中：

T——设备或系统总的工作时间。

B.3平均故障修复时间

可修复设备或系统在使用过程中发生了次故障，每次故障修复后又重新投入使用，测得其每次

故障修复时间为。其平均故障修复时间为：

............................................................................(B.2)

B.4试验不可用度

试验不可用度是某设备类在规定的应当可用的时间内因离线试验造成不可用的概率，其计算如下：

.........................................................(B.3)

B.5维修不可用度

维修不可用度是某设备类在规定的应当可用的时间内因维修造成不可用的概率，其计算如下：

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..........................................................(B.4)

B.6运行故障率

B.6.1经典估计方法

运行故障率（λ）是某一设备在运行过程中单位时间内出现的故障次数，其计算如下：

..............................................................(B.5)

B.6.2贝叶斯估计方法

B.6.2.1有同类型设备的数据

运行故障率目前见到的通用数据源中大多假设为对数正态分布，少量为伽马分布。

a）伽马先验分布。假设运行故障率的先验分布为Г(，)分布，经贝叶斯处理后，所得的后验分

布为Г(,)。通常取置信区间90%，的贝叶斯估计值如下：

.............................................................................(B.6)

�+�

�𝐵𝑎�=�+�

......................................................................(B.7)

�+�

2

Var(�𝐵𝑎�)=(�+�)

(B.8)

2......................................................................

�0.05(2�+2�)

�𝐵𝑎�,�=2(�+�)

(B.9)

2......................................................................

�0.95(2�+2�)

𝐵𝑎�,�

式中：�=2(�+�)

、——伽马先验分布中的参数；

N——设备的累积运行故障次数；

T——设备的累积运行时间。

b）对数正态分布作为先验分布。先验分布为对数正态分布时，可先将对数正态分布转换为伽

马分布。求得伽马分布参数、，按上述步骤求得运行故障率。

B.6.2.2无同类型设备的数据

在无同类设备数据的情况下，可选无信息先验分布法，如可选基于Jeffreys的无信息先验分布Г

(，)，对应的后验分布为Г(，)。通常取置信区间90%，其的估计值可按式（B.6）~式

（B.9）得出计算公式如下：

10

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...............................................................................(B.10)

�+�

�=�+�

(B.11)

2.....................................................................

�0.05(2�+1)

�𝐵𝑎�,�=2�

(B.12)

2....................................................................

�0.95(2�+1)

𝐵𝑎�,�

式中：�=2�

N——设备处于运行期间的累计运行故障次数。

T——设备处于运行期间的累计运行小时数。

以上针对所有的运行故障模式，当对运行故障模式进行更详细的划分时，则可计算出各个细化的

运行故障模式的故障率，如泄露故障率，破裂故障率等。

B.7需求故障概率

B.7.1经典估计方法

需求故障概率（）是要求设备改变状态时，设备拒绝改变状态的概率：

........................................................(B.13)

B.7.2贝叶斯估计方法

B.7.2.1有同类型设备的数据

a)贝塔先验分布。需求故障概率通常可选贝塔分布作为先验分布，经贝叶斯处理后，所得的后验

分布为B(，)。通常取置信区间90%，需求故障率的贝叶斯估计值计算如下：

........................................................................(B.14)

���+�

�𝐵𝑎�=��+�+�

........................................................(B.15)

(���+�)(�+��−���)

2

𝐵�(�𝐵𝑎�)=(��+�+�)(��+�+�+1)

.........................................(B.16)

���+�

�𝐵𝑎�,�=(�+���)+(�+��−���)∗�0.95(2(�+��−���),2(�+���))

.........................................(B.17)

���+�

𝐵𝑎�,������0.05�����

式中：�=(�+�)+(�+�−�)∗�(2(�+�−�),2(�+�))

，——贝塔先验分布中的参数；

——累计需求故障次数；

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——累计需求次数。

b)对数正态分布作为先验分布。设备需求故障概率的先验分布服从对数正态分布。可先将对数正

态分布转换为贝塔分布，然后按上述步骤求出后验分布。

B.7.2.2无同类型设备的数据

当没有合适的通用数据作为先验数据时，选无信息先验分布。选取基于Jeffreys的无信息先验分布

，而后验分布亦为。通常取置信区间90%，其估计值计算如下：

.....................................................................(B.18)

���+1/2

�𝐵𝑎�=��+1/2+1/2

...................................................(B.19)

(1/2+���)(1/2+��−���)

2

𝐵�(�𝐵𝑎�)=(1/2+1/2+��)(1/2+1/2+��+1)

...................................(B.20)

���+1/2

�𝐵𝑎�,�=(1/2+���)+(1/2+��−���)∗�0.95(2(1/2+��−���),2(1/2+���))

...................................(B.21)

���+1/2

式中：�𝐵𝑎�,�=(1/2+���)+(1/2+��−���)∗�0.05(2(1/2+��−���),2(1/2+���))

——累计需求故障次数；

——累计需求次数。

以上针对所有的需求故障模式的，当对需求故障模式进行更详细的划分时，则可计算出各个细化

的需求故障模式的故障率，如拒开故障率，拒关故障率等。

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附录C

（资料性附录）

可靠性数据应用案例

C.1设备可靠性数据在寿期管理中的应用

寿期管理的目的是通过对核电站重要SSCs（系统、构筑物和部件）运行寿期相关决策过程的优化，

来提高SSCs的可用性，达到核电厂寿期内价值和长期收益的最大化。主要内容包括：关注部件筛选、

关注问题收集、技术分析、老化状态寿命评估、可靠性寿命评估等工作；旨在为核电厂设备寿期内的更

换/改造方案、长期资金计划以及重大设备的延寿方案提供决策支持和依据。

以某电厂蒸汽发生器可靠性寿命评估为例，说明设备可靠性数据在寿期管理中的应用。首先进行关

键部件可靠性分析，以给水管嘴为例，给水管嘴是蒸汽发生器本体组成部分之一，主要功能是保护本体

压力边界。从工作票、维修记录等文件中，收集某核电厂2台机组的给水管嘴失效次数是0，运行时间

分别是142368h和140112h，同时采集到1条外部经验反馈数据，见下表C.1。

表C.1给水管嘴失效数据表

外部经验部事件发生机投运截止时运行时间失效发失效描述失效

反馈编号件来源电厂组时间间（h）生时间后果

Bulletin给NRCCook219782010-42790241979-5-蒸汽发生器造成

79-13水-7-1-3019给水管嘴与管道

管连接管道焊更换

嘴缝热疲劳

由可靠性数据采集可知，样本数量n=3，失效次数r=1，总的运行时间小

ni

时。T=i=1i∗t=561504

采用无信息先验，n=3,r=1时，取置信水平C=90%时：

2次小时

(2�,�)

�4.605−6

��=2�=2∗561504=4.1∗10/

则给水管嘴平均首次失效前运行时间MTTFF为：

小时年

1

�����=�=�=243867.1=27.84

失效率：次小�时

−6

λ(t)=��=4.1∗10/

可靠度：

−6

R(t)=exp(4.1∗10t)

13

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给水管嘴的可靠度寿命为：

年

−𝑙(0.9)

�(90%)=−6=2.93

4.1∗10

年

−𝑙(0.95)

�(95%)=−6=1.43

计算完成关键部件可靠性分析后，进行蒸汽4发.1生∗1器0本体系统可靠性评估，包括蒸汽发生器本体系统

的失效率、可靠度以及可用度等参数。主要采取RBD可靠性框图和FTA故障树两种分析方法对蒸汽发

生器本体系统的可靠性进行分析。以可靠性框图法为例，使用Isograph软件画出蒸发器可靠性框图如下

所示:

在串联系统中，假设各单元相互独立的情况下，其系统可靠性为：

�

��(�)=��(�)

�=1

其中，—系统在t时正常工作的概率，即系统在t时的可靠性；

—第i个单元在t时正常工作的概率，即单元i在t时的可靠度。

将各部件的可靠性参数输入，设置Isograph软件计算的总时间为40年=350400h，通过软件计算蒸

14

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汽发生器本体平均首次失效前运行时间MTTFF=934000h=10.66年。

C.2设备可靠性数据在定期试验周期计算中的应用。

具体的数据采集和处理流程如下：

定期试验周期FFI计算涉及的公式具体如下：

对安全或环境有影响：

1/�

𝐼�

��𝐼�+1�

对经济性有影响：���=�

���

�1/�+1

���𝐼�+1�𝐼����

式中：���=

���

--保护设备的平均故障时间；

--被保护设备的平均故障时间；

--两者同时故障的平均故障时间；

--试验费用；

--故障损失；

--保护设备的冗余数目。

应用举例：凝汽器真空系统CVI（CondenserVacuum）优先备用泵组的远方手动启动定期试验周期

15

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FFI计算。

收集该试验相关设备运行失效数据、需求失效数据共17项，通过分析处理得到各个设备的失效

率，然后计算得到下面参数的值：

运行真空泵组平均故障时间：MTED=1/(1/MTED+1/MTED+...1/MTED)年

12i

保护设备平均故障时间：MT=1/(1/MTE+1/MTE+...1/MTE)=5年

定期试验周期FFI的计算：IVEIV1IV2IVn=10

运行真空泵组平均故障时间：MTED=年

保护设备平均故障时间：MT年5

试验费用：IVE=10元

故障损失：CFF=120∗8=（960）元

557

设备冗余：CM=n=62.16∗10+72+16∗0.5∗5∗10=4∗10

n

MTIVE(n+1)MTEDCFF1/n+1

FFI={}

nCM

C.3设备可靠性数据在MSPI缓解系统性能指标计算中的应用

MSPI缓解系统性能指标是系统设备实际的不可用度（UA）和不可靠度（UR，需求失效概率、运

行失效率）与业界基准（平均值）之间的差值所对应的堆芯损坏频率变化量之和（∆CDF，风险增量），

即不可用度指标（UAI,UnavailabilityIndex）与不可靠度指标（URI,UnreliabilityIndex）之和：

MSPI=UAI+URI=∆CDFUA+∆CDFUR=(UA+UR)×CDFSSC（定值）

MSPI性能指标应用于监测重要安全系统在异常事件或事故工况下执行安全功能的可靠性。压水堆

的MSPI监测如下5个事故缓解功能（系统）：

指标编码功能（系统）相关系统

MS06应急交流电源系统LHP/LHQ

MS07高压安注系统RIS/RCV

MS08热移出系统ASG

MS09余热移出系统RIS/EAS

MS10冷却水系统RRI/SEC

以某电厂热移出系统的MSPI指标计算为例说明设备可靠性数据在MSPI计算中的应用。热移出系

统是在事故工况下向蒸汽发生器供水，以带走一回路的热量，是重要的安全缓解系统之一。根据MSPI

分析步骤，首